3-Centre de masse PDF

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Summary

Cours de biomécanique L1 STAPS...

Description

Centre de masse I - représentation du corps Le corps humain est un système complexe, composé de 206 os, 360 articulations et 600 muscles; il faut donc le simplifier. On représente le squelette en solides rigides articulés.! L’anthropométrie = discipline qui s’intéresse aux mesures du corps et des segments corporels en terme de :! - hauteur, longueur! - Volume! - Proportions! - Masse : quantité de matière qui compose un corps ! - Inertie : résistance d’un corps à un changement de son mouvement, proportionnelle à la masse.! Tables anthropométrique : description géométrique des segments corporels!

- définition des segments corporels par des repères anatomiques sur des endroits précis du corps!

- Caractéristiques moyennes du corps (WINTER)! - Hypothèse simplificatrice : proportion indépendantes de l’âge, du genre, du phénotype, etc.! -> table plus élaborées avec des adaptations possible.! !

Construction d'une table" :! Mesure sur cadavres frais! : Dempster 1955" : 8 sujets masculins âgés (69ans), affinée par Clauser 1969 puis Chandler 1975.! Principe" :! → Démembrement.! → Pesée.! → Recherche du point d'équilibre.! Limites" :! → Découpes au niveau de repères anatomique et pas des centres articulaires.! → Difficulté de transposition à une population jeune.! Mesure par imagerie médicale (à partir des 80's)" :! Principe" : ! → Basée sur la perméabilité du corps à différents rayonnements. ! → Vision morphologique et fonctionnel in vivo.! IRM, scintigraphie, EOS…! Exemple! : de Leva 1996.!

II- centre de masse : introduction Représentation! : ! Point moyen du corps.! Meilleur compromis pour ramener l'étude du mouvement à un seul point.!

Intérêt! : réduire un système complexe (corps d'un athlète) en un seul point auquel on attribut la masse totale du système.!

Attention, Les effet réducteur peuvent limiter l'interprétation des résultats : cf. coordination segmentaire. ! Mécanique! :!

- Point d'application du poids.! - Mouvements aériens = gestes dans lesquels il faut lutter contre le poids.!

%

- Masse = inertie (résistance face à un changement du mouvement).! - Tout déplacement = lutte contre cette inertie.!

III – Centre de masse : définition Barycentre! : centre de masse Le centre de masse ou centre d'inertie ou centre de gravité d'un système de points matériels est le barycentre de ces différents point affectés de leurs masses.! Analogie avec la moyenne pondérée en statistiques : → Note globale du semestre obtenue à partir de! : - Notes à chaque examen. - Coefficients de ces examens.

Matière

Coeff.

Note

Biomécanique Physio APS1 APS2

2 1 3 2

10,5 9,5 15,0 12,0

Du barycentre au centre de masse :

- pour un objet :!

- pour un système de N objets :!

Un point d'équilibre! :! Si on veut maintenir un corps ou un ensemble de corps en équilibre, il faut placer le centre de rotation à la verticale du centre de masse.!

IV – Centre de masse : détermination de sa position Centre de masse d'un segment! :

Chaque segment possède son propre centre de masse.! Attention! !!! : un segment humain est non homogène (≠ tissus" : os, muscle, graisse...).! Détermination par utilisation des tables anthropométriques.! Paramètre local : position relative du centre de masse de chaque segment -> relatif à un point distal / point proximal.! Il existe différentes tables selon les modèles (Dempster 1995- De Leva 1993).! Position relative du centre de masse local du segment : Le centre de masse d’un segment est toujours situé au même endroit dans le segment.!

Centre de masse du corps! : c'est le point fictif où l'on peut considérer que l'ensemble de la masse du corps est concentrée. Le corps humain n'est pas un bloc rigide donc la localisation du centre de masse dépend donc de la position des différents segments corporels.! Position du centre de masse dépend de la position des masses segmentaires à un moment donné.! Exemple de calcul d’un centre de masse à partir d’une table anthropométrique : Calculer les coordonnées du vecteur segment avec la formule xV = xPD - xPP et yV = yPD - yPP! Calculer la position du centre de masse du segment : ! - X = position en x + (coef * xV) - Y = position en y + (coef * yV)

1ère étape! : on choisit le modèle du corps humain. Exemple! : Modèle de Winter → 14 segments i, chacun ayant une masse mi et assimilé à un solide rigide Si du centre de masse Gi.

2ème étape! : on calcule les coordonnées de chaque vecteur segment (ProxDist).

3ème étape! : on calcule la position du centre de masse de chaque segment.

paramètre local : masse relative de chaque segment nécessaire pour individualiser l'apport de chaque segment au mouvement global

4ème étape : on calcule le centre de masse du corps à partir des positions des centres de masses segmentaires et de leur masse relative.

Centre de masse et équilibre! : Déplacement du corps → déplacement du centre de masse Centre de masse à l'intérieur ou l'extérieur de l'enveloppe corporelle ! quelle relation avec les appuis! ? → notion de base de support" : délimitée par le bord externe des appuis.! la position du centre de masse par rapport à la base de support va avoir un lien direct avec l'équilibre! l'équilibre postural est maintenu tant que la projection verticale du centre de masse se situe à l'intérieur de la base du support.! Facteurs favorisant l’équilibre : - grande base de support! : diminue probabilité que le centre de masse en sorte! - abaissement position du centre de masse.!...